中煤陕西能源化工有限公司调研报告

中煤陕西榆林煤化工有限公司调研报告

中煤陕西榆林能源化工有限公司（简称中煤榆林）是由陕西延长石油集团与中煤能源通过增资扩股共同组建的一家大型煤气油盐综合利用化工企业，煤化工项目总投资400多亿元，按“一次设计、分两期建设”的原则分一期(Ⅰ)和一期(Ⅱ)两步实施建设。该项目采用世界先进的化工技术生产聚乙烯和聚丙烯产品，如美国GE公司水煤浆气化技术、德国Linde公司低温甲醇洗净化技术、英国Davy公司甲醇合成技术、中科院大连化物所甲醇制低碳烯烃技术（DMTO）、美国ABB Lummus公司烯烃分离技术、美国Univation公司技术、美国Dow 公司聚丙烯技术路线，主要生产装置包括空分装置、气化装置、净化装置、甲醇装置、DMTO装置、PP装置、PE装置。

2016年10月18日至23日，青海大美煤业烯烃厂联合装置主管张国旺、组长夏兆吉、李天祥一行三人对陕西中煤榆林煤化工有限公司C4装置和新开丁烯-1异构化装置项目建设、生产准备以及开工情况等做了调研，中煤榆林丁烯-1异构化装置投资总概算4950万，DCS 采用霍尼韦尔系统，装置于7月20日中交，10月9日催化剂装填，10月12日投料试车，48小时产出合格产品。

目前，中煤榆林丁烯-1异构化装置运行平稳，运行负荷已达到108.9%，转化率15%左右，单程收率已超17%。

以下为本次调研的具体情况：

一、与中煤陕西榆林能源化工有限公司（简称中煤榆林）技术人员及中国石化上海石油化工研究院（简称上海院）专家进行座谈，深入了解中煤榆林丁烯-1异构化装置开车及运行情况。

中煤榆林采用上海院S-BIT技术建设20000吨/年丁烯异构化制丁烯-1工业装置，是目前国内最大的一套工业化丁烯异构化制丁烯-1装置，此装置仅生产粗丁烯-1产品，依托中煤榆林现有的丁烯-1装置分离精制得到纯丁烯-1产品。中煤榆林异构化装置由异构化反应部分和丁烯-1提浓装置组成。

异构化反应系统包括进/出料换热、进料汽化过热器、反应器反应等部分。来自丁烯-1 装置第二精馏塔塔釜的15.4t/h混合C4 液相进入进料缓冲罐，并与丁烯-1 提浓塔塔釜返回的3.8t/h C4 混合后由进料泵升压送至第一进/出料换热器，换热后的物料在进料蒸发器汽化至280℃进入反应器发生异构化反应。异构化反应器设计为立式轴向反应器，反应器出料组分中丁烯-1含量为15.6%mol，单程收率已超17%。丁烯-1 提浓系统主要包括丁烯-1 提浓塔和选择性加氢反应器。反应器出料与进料换热后的反应产物进入丁烯-1 提浓塔，为气相进料；塔顶馏出物为提浓后的粗丁烯-1，粗丁烯-1中丁烯-1的含量在50%左右，作为本装置的产品送往丁烯-1 装置精制得到高纯度的丁烯-1 产品；塔釜出料3.8t/h 循环回异构化反应部分，剩余9t/h C4 外排出界区。异构化反应中会生成微量的1,3-丁二烯，为了避免其影响产品质量，在流程中设置一个小型的选择性加氢单元，以起到控制丁二烯含量的目的。目前选择性加氢反应器未投用，因为异构化产生的丁二烯

对丁烯-1产品没有较大影响（现在丁烯-1产品中丁二烯含量大约90ppm）。

异构化装置全貌图

异构化单元加氢系统

二、中煤榆林丁烯-1异构化装置主要工艺参数

C4原料规格(17t/h)

丁烯-1异构化反应器进出料物料规格

异构化反应器出口物料

丁烯-1精馏塔塔釜物料

粗丁烯-1产品规格

循环C4（提浓塔塔釜）

丁烯-1异构化反应器的工艺参数

丁烯-1产品组份（异构化装置投用前）

丁烯-1产品组份（异构化装置投用后）

三、中煤榆林丁烯-1异构化单元丁烯-1收率的主要影响因素

在催化反应过程中，影响反应过程的因素主要有:温度、压力、空速等。

工艺设计中需要综合考虑这多种因素的影响，以达到目的产物收率和选择性的最大化。

（1）温度

丁烯异构化反应是典型的可逆反应，一般情况下丁烯异构化产物分布主要受热力学因素控制。反应温度越高越有利于提高丁烯-1 的收率，但温度越高，带来的问题是丁烯-1 的选择性降低。在温度高于390℃后，丁烯-2 的转化率增速很快，而丁烯-1 的选择性下降明显。温度过高的另外一个缺点是导致催化剂寿命缩短。适宜的反应温度区间在250～390℃之间，中煤榆林采用的反应温度为280℃，丁烯-1的转化率达到15%左右。

（2）压力

丁烯双键异构化过程中主反应为等分子反应，从热力学角度看，反应压力不改变反应过程中丁烯-1 的平衡收率。因此，总体而言，压力变化对反应的影响不敏感。但是伴随主反应而发生的裂解及聚合等

副反应是增分子及分子数减少的反应，压力太低或太高对丁烯-1 选择性均不利。推荐的压力范围在0.4～1.5MPaG 之间。中煤榆林反应压力在0.4～0.5MPaG 之间。

（3）空速

空速是影响丁烯异构化过程非常重要的因素，空速的高低不仅在一定程度上影响到反应器的尺寸、催化剂的负荷、再生周期，而且对催化剂的寿命及目的产物的收率均产生影响。

在温度、压力、稀释比、催化剂型号等因素一定的条件下，随空速的增加，丁烯-2 的转化率及丁烯-1 的收率逐渐降低，丁烯-1 的选择性逐渐升高。这是因为空速低时，停留时间长，副反应发生的几率增加，转化率高，选择性低，反之转化率低，选择性提高。另外，空速太低，反应器的处理效率太小，空速过高催化剂负荷过重，对催化剂的寿命以及床层压降等均产生不利影响。因此，本工艺反应器的适宜反应空速为4～7h-1。

其次，影响收率的主要因素还有日常操作及操作人员的技术水平。

1）丁烯-1产品水含量的控制

影响水质超标的原因是醚后碳四中原料中水含量超标，脱异丁烷塔回流罐液面过低，脱水不及时等。醚后碳四水含量控制在300ppm 以下，若原料中水值超标要及时调整水洗塔的工艺参数，控稳水洗塔的油水界面（20%左右）；过低的回流罐液位会缩短水在回流罐的分层沉淀时间，分离不充分，造成水值超标，正常控制回流罐液位在50%